1. 多层与高层钢筋混凝土房屋结构体系的概念、特点、多层与高层钢筋混凝土房屋结构体系的概念、特点、 适用范围；适用范围； 2. 框架结构的结构布置及受力特点；框架结构的结构布置及受力特点； 3. 框架结构的构造要求；框架结构的构造要求； 4. 剪力墙结构的受力特点及构造要求；剪力墙结构的受力特点及构造要求； 5. 框架框架剪力墙结构的受力特点及一般构造要求。剪力墙结构的受力特点及一般构造要求。第五章第五章 多层及高层钢筋混凝土房屋多层及高层钢筋混凝土房屋本章主要内容 1 1. .了解框架结构、剪力墙结构、框架了解框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构及筒体剪力墙结构及筒体 结构的概念及组成结构的概念及组成 ； 上述四种结构体系的适用范围；上述四种结构体系的适用范围； 2.2.理解全现浇框架、半现浇框架、装配式框架及装配整体理解全现浇框架、半现浇框架、装配式框架及装配整体 式框架的含义及其优缺点；式框架的含义及其优缺点； 3.3.掌握框架体系中承重框架的布置方案、柱网布置及常掌握框架体系中承重框架的布置方案、柱网布置及常 用层高、变形缝的设置要求。用层高、变形缝的设置要求。 第第一讲一讲教学目标： 关关于于多多层层与与高高层层建建筑筑的的界界限限，各各国国有有不不同同的的标标准准。我我国国不不同同标标准准也也有有不不同同的的定定义义：高高层层建建筑筑混混凝凝土土结结构构技技术术规规程程JGJ3-2002（以以下下简简称称高高规规）以以10层层及及10层层以以上上或或高高度度大大于于28m的的房房屋屋为为高高层层建建筑筑， 29层且高度不大于28m为多多层层建建筑筑。 民民用用建建筑筑设设计计通通则则JGJ37-87和和高高层层民民用用建建筑筑设设计计防防火火规规范范均均以以10层层及及10层层以以上上或或高高度度大大于于24m的的房房屋屋为为高层建筑。高层建筑。 目前，多层房屋多采用混合结构和钢筋混凝土结构目前，多层房屋多采用混合结构和钢筋混凝土结构，高层高层房屋常采用钢筋混凝土结构、钢结构、钢房屋常采用钢筋混凝土结构、钢结构、钢-混凝土混合结构。混凝土混合结构。 高高层层建建筑筑是是随随着着社社会会生生产产力力、人人们们生生活活的的需需要要发发展展起起来来的的，是是商商品品化化、工工业业化化、城城市市化化的的结结果果。但但是是当当建建筑筑物物高高度度增增加加时时，水水平平力力（风风荷荷载载及及地地震震作作用用）对对结结构构起起的的作作用用将将愈愈来来愈愈大大。除除了了结结构构内内力力将将明明显显加加大大外外，结结构构侧侧向向位移增加更快。位移增加更快。 高高层层建建筑筑中中，结结构构要要使使用用更更多多的的材材料料来来抵抵抗抗水水平平力力，抗抗侧侧力力成成为为高高层层建建筑筑结结构构设设计计的的主主要要问问题题。特特别别是是在在地地震震区区，地地震震作作用用对对高高层层建建筑筑的的威威胁胁也也比低层建筑要大，抗震设计应受到加倍重视。比低层建筑要大，抗震设计应受到加倍重视。 下图是结构内力（下图是结构内力（V，M）、位移（）、位移（）与高度的关系，弯矩和位移都随）与高度的关系，弯矩和位移都随高度呈指数曲线上升。高度呈指数曲线上升。结构内力、位移与高度的关系：结构内力、位移与高度的关系：V结构构件受力与传力的结构组成方式称为结构体系。结构构件受力与传力的结构组成方式称为结构体系。目前，钢筋混凝土多层及高层房屋常用的结构体系有目前，钢筋混凝土多层及高层房屋常用的结构体系有框架框架体系体系、剪力墙体系剪力墙体系、框架框架-剪力墙体系剪力墙体系和和筒体体系筒体体系等。等。 5.1.15.1.1 框架结构体系框架结构体系1.1.概念概念主要由楼板、梁、柱及基础等承重构件通过结点连接主要由楼板、梁、柱及基础等承重构件通过结点连接组成，一般组成，一般由框架梁、柱与基础形成多个由框架梁、柱与基础形成多个平面框架（一个平面框架（一个框架平面称为榀）框架平面称为榀）作为主要的承重结构，若干榀框架再由作为主要的承重结构，若干榀框架再由联系梁联系起来，形成一个空间结构体系。联系梁联系起来，形成一个空间结构体系。5.15.1 常用结构体系常用结构体系5框架结构框架结构2.2.特点特点 将承重结构和围护、分隔构件完全分开，墙只起围护、分隔作用。将承重结构和围护、分隔构件完全分开，墙只起围护、分隔作用。3.3.优点：优点： （1 1）建筑）建筑平面布置灵活、空间划分方便平面布置灵活、空间划分方便，易于满足生产工艺和使用要求；，易于满足生产工艺和使用要求； （2 2）具有）具有较高的承载力较高的承载力和和较好的整体性较好的整体性。4.4.缺点：缺点： 框框架架结结构构在在水水平平荷荷载载下下表表现现出出抗抗侧侧移移刚刚度度小小，水水平平位位移移大大的的特特点点，属属于于柔性结构柔性结构。 5.5.应用应用 广广泛泛应应用用于于多多层层工工业业厂厂房房及及多多高高层层办办公公楼楼、医医院院、旅旅馆馆、教教学学楼楼、住住宅宅等。框架结构的等。框架结构的适用高度为适用高度为6 61515层层，非地震区也可建到非地震区也可建到15152020层层。 6.6.异形柱框架的概念异形柱框架的概念 柱截面为柱截面为L形、形、T形、形、Z型或十字形（图型或十字形（图8.1.2）的）的框架结构称为异形柱框架。其柱截面厚度与墙厚相同，框架结构称为异形柱框架。其柱截面厚度与墙厚相同，一般为一般为180300mm。5 异形柱框架的异形柱框架的优点优点: :柱截面宽度等于墙厚，室内墙面平柱截面宽度等于墙厚，室内墙面平整，便于布置。整，便于布置。 缺点：缺点：但其抗震性能较差。但其抗震性能较差。 适用范围：适用范围：一般用于非抗震设计或按一般用于非抗震设计或按6、7度抗震设计的度抗震设计的12层以下的建筑。层以下的建筑。5.1.25.1.2 剪力墙体系剪力墙体系1.1.概念概念由由纵纵向向和和横横向向钢钢筋筋混混凝凝土土墙墙体体互互相相连连接接作作为为竖竖向向承承重重和和抵抵抗抗侧侧力力的的结结构构称称为为剪剪力力墙墙结结构构。剪剪力力墙墙实实质质上上是是固固结结于于基基础础的的钢钢筋筋混混凝凝土土墙墙片片，具具有有很很高高的的抗抗侧侧移移能能力力。因因其其既既承承担担竖竖向向荷荷载载，又又承承担担水水平平荷荷载载剪剪力力，故故名名剪剪力力墙墙。一一般般情情况况下下，剪剪力力墙墙结结构构楼楼盖盖内内不不设设梁梁，楼楼板板直直接接支支承承在在墙墙上上，墙墙体体既既是是承承重重构构件件，又又起起围围护护、分分隔隔作作用。用。5 2.2.优点优点（1 1）钢筋混凝土剪力墙结构横墙多，侧向刚度大，整体性好，对承）钢筋混凝土剪力墙结构横墙多，侧向刚度大，整体性好，对承受水平力有利；受水平力有利；（2 2）无凸出墙面的梁柱，整齐美观，特别适合居住建筑，并可使用）无凸出墙面的梁柱，整齐美观，特别适合居住建筑，并可使用大模板、隧道模、滑升模板等先进施工方法，利于缩短工期，节省人力。大模板、隧道模、滑升模板等先进施工方法，利于缩短工期，节省人力。3.3.缺点缺点剪力墙间距太小，房间划分受到较大限制，结构自重较大。剪力墙间距太小，房间划分受到较大限制，结构自重较大。4.4.应用应用一般用于住宅、旅馆等开间要求较小的建筑，适用高度为一般用于住宅、旅馆等开间要求较小的建筑，适用高度为15155050层。层。 当高层剪力墙结构的底部要求有较大空间时，可将底部当高层剪力墙结构的底部要求有较大空间时，可将底部一层或几层部份剪力墙设计为框支剪力墙，形成一层或几层部份剪力墙设计为框支剪力墙，形成部部份框支剪份框支剪力墙体系力墙体系。 部分框支剪力墙结构部分框支剪力墙结构属竖向不规则结构，上、下层不同属竖向不规则结构，上、下层不同结构的内力和变形通过转换层传递，抗震性能较差，烈度为结构的内力和变形通过转换层传递，抗震性能较差，烈度为9度的地区不应采用。度的地区不应采用。 55.1.35.1.3 框架框架- -剪力墙体系剪力墙体系1.概念概念 框架结构侧向刚度差，抵抗水平荷载框架结构侧向刚度差，抵抗水平荷载能力较低，地震作用下变形大，但它具有能力较低，地震作用下变形大，但它具有平面灵活、有较大空间、立面处理易于变平面灵活、有较大空间、立面处理易于变化等优点。而剪力墙结构则相反，抗侧力化等优点。而剪力墙结构则相反，抗侧力刚度、强度大，但限制了使用空间。把两刚度、强度大，但限制了使用空间。把两者结合起来，取长补短，者结合起来，取长补短， 在框架结构中的在框架结构中的适当部位增设一定数量的钢筋混凝土剪力适当部位增设一定数量的钢筋混凝土剪力墙，形成的框架和剪力墙结合在一起共同墙，形成的框架和剪力墙结合在一起共同承受竖向和水平力的体系承受竖向和水平力的体系叫做叫做框架框架-剪力墙剪力墙体系简称框体系简称框-剪体系剪体系。5 2.2.特点特点 框框架架- -剪剪力力墙墙体体系系大大部部分分水水平平力力由由剪剪力力墙墙承承担担，而而竖竖向向荷荷载载主主要要由由框框架架承承受受，因因而而用用于于高高层层房房屋屋比比框框架架结结构构更更为为经经济济合合理理；同同时时由由于于它它只只在在部部份份位位置置上上有有剪剪力力墙墙，因因而而，框框架架- -剪剪力力墙墙体体系系有有易易于于分分割割空空间间（平平面面布布置置灵灵活活）、立面易于变化、抗震性能好、侧向刚度较大、立面易于变化、抗震性能好、侧向刚度较大等优点。等优点。 3 3. .应用应用 框框- -剪剪体体系系广广泛泛应应用用于于多多层层及及高高层层办办公公楼楼、旅旅馆馆等等建建筑中。适用高度为筑中。适用高度为15152525层，一般不宜超过层，一般不宜超过3030层。层。5.1.45.1.4 筒体体系筒体体系1.概念概念由由剪剪力力墙墙体体系系和和框框架架体体系系演演变变发发展展而而成成，是是将将剪剪力力墙墙或或密密柱柱框框架架围围合合而而成成一一个个或或多多个个封封闭闭的的筒筒体体（或或框框筒筒），组成承受竖向和水平作用的结构组成承受竖向和水平作用的结构称为称为筒体结构体系筒体结构体系。筒体根据开孔的多少，筒体有筒体根据开孔的多少，筒体有空腹筒空腹筒和和实腹筒实腹筒之分。之分。5.1.6实实腹腹筒筒一一般般由由电电梯梯井井、楼楼梯梯间间、管管道道井井等等形形成成，开开孔孔少少，因因其其常常位位于于房屋中部，故又称房屋中部，故又称核心筒核心筒。空空腹腹筒筒又又称称框框筒筒，由由布布置置在在房房屋屋四四周的密排立柱和截面高度很大的横梁组成。周的密排立柱和截面高度很大的横梁组成。这些横梁称为这些横梁称为窗裙梁窗裙梁，梁高一般，梁高一般0.61.22m。筒体体系就是由核心筒、筒体体系就是由核心筒、框筒等基本单元组成的。框筒等基本单元组成的。 2.类型类型 根根据据房房屋屋高高度度及及其其所所受受水水平平力力的的不不同同，筒筒体体体体系系可可以以布布置置成成核核心心筒筒结结构构、框框筒筒结结构构、筒筒中中筒筒结结构构、框框架架-核核心心筒筒结结构构、成成束束筒筒结结构构和和多多重重筒筒结结构构等等形形式式。筒筒中中筒筒结结构构通通常常用框筒作外筒，实腹筒作内筒。用框筒作外筒，实腹筒作内筒。5筒体结构筒体结构5.1.15.1.1除除上上述述四四种种常常用用结结构构体体系系外外，高高层层建建筑筑中中尚尚有有悬悬挂挂结结构构、巨巨型型框框架架结结构构、巨巨型型桁桁架架结结构构、悬悬挑挑结结构构等等新新的的竖向承重结构体系（图竖向承重结构体系（图5.1.85.1.8），但目前应用较少。），但目前应用较少。 55.2.15.2.1 框架结构的类型框架结构的类型框框架架结结构构按按施施工工方方法法可可分分为为全全现现浇浇式式框框架架、半半现现浇浇式式框架、装配式框架和装配整体式框架四种形式。框架、装配式框架和装配整体式框架四种形式。1.全现浇框架：全现浇框架：全部构件均在现场浇筑。全部构件均在现场浇筑。(1)特点特点整整体体性性及及抗抗震震性性能能好好，预预埋埋铁铁件件少少，较较其其它它形形式式的的框框架架节节省省钢钢材材，建建筑筑平平面面布布置置较较灵灵活活等等；但但是是模模板板消消耗耗量量大大，现场湿作业多，施工周期长，在寒冷地区冬季施工困难等。现场湿作业多，施工周期长，在寒冷地区冬季施工困难等。 5.2 钢筋混凝土框架结构钢筋混凝土框架结构2.2.全全装装配配式式框框架架：将将梁梁、板板、柱柱全全部部预预制制，然然后后在在现现场场进进行装配、焊接而成的框架。行装配、焊接而成的框架。(1(1) )特点特点装装配配式式框框架架的的构构件件可可采采用用先先进进的的生生产产工工艺艺在在工工厂厂进进行行大大批批量量的的生生产产，在在现现场场以以先先进进的的组组织织管管理理方方式式进进行行机机械械化化装装配配，但但其其结结构构整整体体性性差差，节节点点预预埋埋件件多多，总总用用钢钢量量较较全全现现浇浇框框架架多多，施施工工需需要要大大型型运运输输和和吊吊装装机机械械，在在地震区不宜采用。地震区不宜采用。3.3.装配整体式框架装配整体式框架(1) 概念概念装装配配整整体体式式框框架架是是将将预预制制梁梁、柱柱和和板板在在现现场场安安装装就就位位后后，再再在在构构件件连连接接处处现现浇浇混混凝凝土土使使之之成成为为整整体体而而形形成成框架。框架。(2) 特点特点与全装配式框架相比，装配整体式框架保证了节点与全装配式框架相比，装配整体式框架保证了节点的刚性，提高了框架的整体性，省去了大部分的预埋铁的刚性，提高了框架的整体性，省去了大部分的预埋铁件，节点用钢量减少，故应用较广泛。缺点是增加了现件，节点用钢量减少，故应用较广泛。缺点是增加了现场浇筑混凝土量。场浇筑混凝土量。 4.4.半现浇框架半现浇框架(1) 概念概念半半现现浇浇框框架架是是将将房房屋屋结结构构中中的的梁梁、板板和和柱柱部部份份现现浇浇，部部份份预预制制装装配配而而形形成成的的框框架架。常常见见的的做做法法有有两两种种，一一种种是梁、柱现浇，板预制；另一种是柱现浇，梁、板预制。是梁、柱现浇，板预制；另一种是柱现浇，梁、板预制。(2) 特点特点施施工工方方法法比比全全现现浇浇简简单单，而而整整体体受受力力性性能能比比全全装装配配优优越越。梁梁、柱柱现现浇浇，节节点点构构造造简简单单，整整体体性性好好；而而楼楼板板预预制制，又又比比全全现现浇浇框框架架节节约约模模板板，省省去去了了现现场场支支模模的的麻麻烦烦。半半现现浇浇框框架架是是目目前前采采用用较较多多的的框框架架型型式式之之一一，特特别别是在地震区应用较多。是在地震区应用较多。5.2.2 框架结构的结构布置框架结构的结构布置1承重框架布置方案承重框架布置方案在在框框架架体体系系中中，主主要要承承受受楼楼面面和和屋屋面面荷荷载载的的梁梁称称为为框框架架梁梁，另另一一方方向向的的梁梁称称为为连连系系梁梁。框框架架梁梁和和柱柱组组成成主主要要承承重重框框架架，连连系系梁梁和和柱柱组组成成非非主主要要承承重重框框架架。若若采采用用双双向向板板，则则双双向向框框架架都都是是承承重重框框架架。承承重重框框架架有有以以下下三三种布置方案：种布置方案：（1）横向布置方案）横向布置方案1)概概念念：框框架架主主梁梁（或或主主要要承承重重框框架架）沿沿房房屋屋横横向向布布置置，连系梁和楼（屋）面板沿纵向布置连系梁和楼（屋）面板沿纵向布置。 2)特特点点：采采用用这这种种布布置置方方案案有有利利于于增增加加房房屋屋的的横横向向刚刚度度，提提高高抵抵抗抗水水平平作作用用的的能能力力，因因此此在在实实际际工工程程中中应应用用较较多多。缺缺点点是是由由于于主主梁梁截截面面尺尺寸寸较较大大，当当房房屋屋需需要要较较大大空空间间时时，其其净空较小净空较小。 下一页5.2.1（2）纵向布置方案）纵向布置方案1)概念：概念：框架主梁沿房屋纵向布置，楼板和连系梁沿横框架主梁沿房屋纵向布置，楼板和连系梁沿横向布置向布置（图（图5.2.2 ）。）。2)特点：特点：房间布置灵活，采光和通风好，利于提高楼层房间布置灵活，采光和通风好，利于提高楼层净高净高，需要设置集中通风系统的厂房常采用这种方案。，需要设置集中通风系统的厂房常采用这种方案。但因其但因其横向刚度较差横向刚度较差，在民用建筑中一般采用较少。，在民用建筑中一般采用较少。5.2.2框架主梁框架主梁（3）纵横向布置方案）纵横向布置方案1)概念：概念：沿房屋的纵向和横向都布置承重框架。沿房屋的纵向和横向都布置承重框架。n2)特点：特点：n 采用这种布置方案，可使两个方向都获得较大的刚度，采用这种布置方案，可使两个方向都获得较大的刚度，有利于满足来自两个不同方向的抗风和抗震要求。因此，柱网尺寸有利于满足来自两个不同方向的抗风和抗震要求。因此，柱网尺寸为正方形或接近正方形、地震区多层框架房屋，以及由于工艺要求为正方形或接近正方形、地震区多层框架房屋，以及由于工艺要求需双向承重的厂房常用这种方案。需双向承重的厂房常用这种方案。 52 2柱网布置和层高柱网布置和层高(1)(1)民用建筑民用建筑其其柱柱网网尺尺寸寸和和层层高高一一般般按按300mm300mm进进级级。常常用用跨跨度度是是4.8m4.8m、6.4m6.4m、6m6m、6.6m6.6m等等，常常用用柱柱距距为为3.9m3.9m、4.5m4.5m、4.8m4.8m、6.1m6.1m、6.4m6.4m、6.7m6.7m、6m6m。采采用用内内廊廊式式时时，走走廊廊跨跨度度一一般般为为2.4m2.4m、2.7m2.7m、3m3m。常常用用层层高高为为3.0m3.0m、3.3m3.3m、3.6m3.6m、3.9m3.9m、4.2m4.2m。(2)(2)工业建筑工业建筑 其典型的柱网布置形式有内廊式、等跨式、对称不其典型的柱网布置形式有内廊式、等跨式、对称不等跨式等。等跨式等。5 采用内廊式布置时，常用跨（房间进深）为采用内廊式布置时，常用跨（房间进深）为6m6m、6.6m6.6m、6.9m6.9m，走廊宽度常用，走廊宽度常用2.4m2.4m、 2.7m2.7m、 3m3m，开间，开间方向柱距为方向柱距为3.68m3.68m。等跨式柱网的跨度常用。等跨式柱网的跨度常用6m6m、7.5m7.5m、9m9m、12m12m，柱距一般为，柱距一般为6m6m。对称不等跨柱网一般用于建。对称不等跨柱网一般用于建筑平面宽度较大的厂房，常用柱网尺寸有（筑平面宽度较大的厂房，常用柱网尺寸有（5.8m5.8m6.2m+6.2m+5.8m6.2m+6.2m+5.8m）6.0m6.0m、（8.0m+12.0m+8.0m8.0m+12.0m+8.0m）6.0m6.0m、（7.5m+7.5m+12.0m+7.5m+7.5m7.5m+7.5m+12.0m+7.5m+7.5m）6.0m6.0m等。等。工工业业建建筑筑底底层层往往往往有有较较大大设设备备和和产产品品，甚甚至至有有起起重重运运输输设设备备，故故底底层层层层高高一一般般较较大大。底底层层常常用用层层高高为为4.2m、4.5m、4.8m、5.4m、6.0m、7.2m、8.4m，楼楼层层常常用用层层高高为为3.9m、4.2m、4.5m、4.8m、5.6m、6.0m、7.2m等。等。3.变形缝变形缝变形缝包括伸缩缝、沉降缝、防震缝。变形缝包括伸缩缝、沉降缝、防震缝。钢筋混凝土框架结构伸缩缝的最大间距见表钢筋混凝土框架结构伸缩缝的最大间距见表8.2.1。结构类别室内或土中露天装配式框架7550装配整体式现浇式框架5535表8.2.1 钢筋混凝土框架结构伸缩缝的最大间距（mm） (1) (1) 变形缝设置原则变形缝设置原则 钢筋混凝土框架结构的沉降缝一般设置在地基土层压钢筋混凝土框架结构的沉降缝一般设置在地基土层压缩性有显著差异，或房屋高度或荷载有较大变化等处。缩性有显著差异，或房屋高度或荷载有较大变化等处。当建筑平面过长、高度或刚度相差过大以及各结构单当建筑平面过长、高度或刚度相差过大以及各结构单元的地基条件有较大差异时，钢筋混凝土框架结构应考虑设元的地基条件有较大差异时，钢筋混凝土框架结构应考虑设置防震缝。置防震缝。(2) (2) 防震缝的最小宽度防震缝的最小宽度当当高高度度不不超超过过15m15m时时可可采采用用70mm70mm；超超过过15m15m时时，6 6度度每每增增加加5m5m，7 7度度每每增增加加4m4m，8 8度度每每增增加加3m3m，9 9度度每每增增加加2m2m宜宜加加宽宽20mm20mm。防防震震缝缝两两侧侧结结构构类类型型不不同同时时，宜宜按按需需要要较较宽宽防防震震缝缝的结构类型和较低房屋高度确定缝宽。的结构类型和较低房屋高度确定缝宽。小小 结结 框架体系中承重框架的布置方案、柱网布框架体系中承重框架的布置方案、柱网布置及常用层高、变形缝的设置要求。置及常用层高、变形缝的设置要求。作业布置作业布置 预预 习：习：P.144150P.144150 ； 结束！结束！谢谢大家！谢谢大家！